中南大学隧道工程简答题合集.doc

第0章 绪论1.交通隧道的主要功能?交通隧道又分铁路隧道，公路隧道，地下铁道，水底隧道，航运隧道,人行地道，它们的作用是提供运输的孔道,其主要功能有：克服高程障碍。裁弯取直，缩短线路.避开不良地质地段。避开其他重要建筑或工程等。2.工程隧道的特点？优点:缩短线路长度，减少能耗。节约地皮.有利于环境保护。应用范围广泛。缺点：造价较高.施工期限长.施工作业环境和条件较差.第1章 隧道工程勘测设计1.隧道工程勘察的基本内容;地质调查后应提供的主要资料？基本内容：隧道工程调查/勘察-调查隧道穿越地段的地质、地貌、环境生态等自然条件，它们与隧道工程有着密切的关系；隧道线路设计-通过多种方案的比选，确定隧道的平面、纵断面线形;隧道洞口位置选择。地质调查后应提供的主要资料：概述:调查的场所、范围、内容、方法。并说明调查时间和参与人员；地形地质说明；设计及施工时应注意的问题及对进一步调查的建议;相关图纸:线路地形图、洞口附件地形图、地质平面图、地址纵断面图、洞口附件地质纵断面图。2.越岭隧道选择时要考虑的主要因素？社会条件:政治、经济、国防、对自然环境的影响；自然条件：工程地质、水文地质、地形、地貌等；主导因素一：工程地质和水文地质条件,因为它往往控制着线路方案的取舍和隧道位置的选择；主导因素二：地形条件也是选定隧道位置的重要条件之一。3.隧道洞口位置选择的总原则与目的？总原则：早进洞、晚出洞。目的：确保施工、运营的安全。4.隧道纵坡的型式、适用条件、限制坡度？纵坡型式：人字坡和单面坡；适用条件：人字坡常出现在越岭隧道、长大隧道中，单面坡多用于线路的紧坡地段或是展线地区及河谷隧道中，以利争取高程;限制坡度：隧道内最大限制坡度-铁路3,公路不大于3，不小于0。3。第二章1、 确定隧道建筑限界需要考虑哪些因素?A.铁路隧道:各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上的最大的需要、列车装在货物的不同情况；B。公路隧道：行车道宽度（W)、路缘带（S）、侧向宽度（L）、人行道（R）或检修道(J） 、当设置人行道时含余宽（C)、道数2、 比较铁路隧道与公路隧道在建筑限界与曲线加宽等方面的异同？相同点：车辆在曲线上行驶时，均是由于车辆内情和偏移，导致车辆通过所需要的面积增大，为了车辆正常通过，而需要对建筑限界，和曲线进行加宽、不同点：铁路隧道的建筑限界是固定统一的，而公路的隧道的建筑限界则取决于公路等级，地形车道数等条件，公路隧道的附属设施要求较高,每座隧道均会因交通量的不同而有不同的要求3、 比较铁路隧道与公路隧道衬砌断面，思考有哪些因素会影响到断面形状？隧道内轮廓线必须满足建筑限界净空的要求，结构的任何部位都不应该侵入限界以内要考虑附属设施的富余量,采用施工方法要确保断面形状与尺寸有利于隧道稳定从经济观点出发，保证土石开挖量和圬工量最省结构的轴线符合荷载作用下的所决定的压力线，充分利用材料的抗压性能，另外还要考虑围岩等级，地质条件地下水，覆盖层厚度，车辆型号车道数等等4、 运用数学优化知识谈谈如何使断面满足各方面要求？ 这题真不会了！书上、ppt上都没有,应该不会考这个的吧。5、 衬砌结构的仰拱如何改善其受力条件？仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构,是隧道结构的主要组成部分之一,它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下,而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力.仰拱与二次衬砌构成隧道整体，增加结构稳定性。6. 对于拼装式衬砌，可以采取哪些措施改善其防水性能? 增大管片面积以及尺寸精度,尽量减少接缝处的误差，减少接缝数量，在预制管片上增加 膨胀性止水带，使其遇水膨胀，减少水的渗漏，增加其防水性能，通过排水堵水，使得地下水尽量远离隧道，增加隧道防水性能，若有足够的资金还可以在管片周围是做防水性较好的二次衬砌混凝土，增加隧道的防水性能。7. 隧道洞门的结构类型,适用范围及特点？洞口环框式洞门 适用范围：适用于类或级围岩，地形陡峻而又无排水要求特点：不承载,加固洞口 减少雨后洞口滴水 简单装饰 端墙式洞门 适用范围：适于地形开阔,岩质基本稳定的 级围岩.特点：能有效抵抗山体纵向推力。翼墙式洞门 适用范围： 适用于山体纵向推力较大，洞口地质较差的级及以下的围岩。特点:翼墙与端墙共同作用，以抵抗山体纵向推力.增加洞门的抗滑动和抗倾覆能力. 柱式洞门 适用范围:适用于地形较陡,地质条件较差，仰坡可能下滑,而又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时。特点：可以在端墙中部设置两个断面较大的柱墩,以增加端墙的稳定性。 台阶式洞门 适用范围：适于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时特点:减小仰坡高度及外露坡长,减少开挖量.有一定美化作用.斜交洞门 适用范围：线路方向与地形等高线斜交时。特点：将洞门做成与地形等高线一致,使洞门左右可以仍保持近似对称,但衬砌洞口段和洞门相对于线路呈斜交形式。削竹式洞门 适用范围：适用于洞口段有较长的明洞衬砌,由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大；地形相对比较对称和不太陡峻。特点：1 洞口边仰坡开挖量少 2 减少对植被的破坏和有利于保护环境 3 适用各种围岩类别8. 分析以下几种情况宜采用的隧道洞门形式。（参考答案）端墙式 削竹式/端墙式台阶式 柱式/翼墙式9. 比较明洞与暗洞的施工方式及结构形式.明洞是用明挖法修建的隧道,它不是在底层内先挖出坑道完后修建结构物的,而是在露天的路堑地面上，或是在敞口的基坑内，先修建结构物,然后再回填覆盖土石。一般采用拱式明洞或棚式明洞两种结构形式。因为修建明洞所需的圬工量大上覆回填也较费工，所以造价较暗挖隧道贵一些.10. 在明洞结构中,哪些情况下对地质条件有一定的要求？(参考答案）对称式路堑式拱形明洞要求边坡岩层基本稳定。半路堑式拱形明洞结构要求基础放置在稳定的基岩上。棚式明洞要求内侧置于稳定基岩上。第三章1。避车洞应如何设置,需注意避开那些位置？碎石道床每侧每隔300m布置一个整体道床每侧每隔420m布置一个隧道长度在300400m时，在隧道中间布置一个隧道长度在300m以下可不布置大避车洞隧道长度300m以下时，如果两端洞口接桥或路堑,当桥上无避车台或路堑两边侧沟外无平台时，应与隧道一并考虑布置大避车洞。 单线隧道每侧每隔60m布置一个小避车洞 双线隧道每侧每隔30m布置一个小避车洞隧道内大、小避车洞应交错设置于两侧边墙内，大避车洞之间设小避车洞 不得将避车洞设于衬砌断面变化处、不同衬砌类型衔接处或变形缝处 隧道行人较多，或曲线半径小，视距较短时，小避车洞还可适当加密2、铁道隧道主要采取哪几种通风方式，为什么？ 自然通风机械通风:铁路隧道机械通风一般采用纵向式通风。纵向式通风具体方式：洞口风道式通风，喷嘴式通风，射流式通风，竖井、斜井式通风3、公路隧道通风方式主要有哪些类型，其一般适用条件是什么?答：自然通风、机械通风机械通风：适用条件（双向交通隧道LXN6X105；单向交通隧道:LXN2X105。L为隧道长度；N为设计交通流量，辆/h）a:纵向式（射流式、风道式和喷嘴式、竖井排风）b：半横向式(送风式、吸风式)c:全横向式d：混合式适用条件:纵向射流式:双向交通时可用于长度1km以下的隧道单向交通时可用于2km左右的隧道水底隧道- 全横向式通风城市隧道 全横向式和半横向式山岭隧道 纵向式通风和半横向式。4为什么公路隧道要设置不同的照明亮度段?它们各自的作用是什么？a:在洞口前,从注视点到适应点之间的一段道路,在照明上称为接近段。b:指进入隧道洞口的第一段，如设置了遮阳棚等光过渡建筑,则其入口为该段的开始点。使司机的视力开始适应隧道内的照明光线,c:过渡段，介于入口段和中间段之间的区段。其任务是解决从入口段的高亮度到中间段的低亮度之间的的剧烈变化（可差数十倍）给司机造成的不适应现象,使之能有充分的适应时间。d：中间段也称基本短，此时司机已适应洞内光线。中间段的基本任务就是保证行车照明；e：出口段，单向交通隧道中，应设置出口段照明，以便缓和白洞效应带来的不利影响.双向交通隧道中，无出口段照明。5我国隧道工程的治水原则是什么？隧道防排水应遵循“防、排、截、堵相结合,因地制宜，综合治理的原则。6隧道工程治水措施主要有哪些？防：采用防水混凝土使衬砌本身达到一定的抗渗强度，采用止水带封闭衬砌变形缝，设置防水层等.排:采用弹塑软式透水管、打孔波纹管等暗管在衬砌与围岩之间组成纵横交错的排水管网，然后将水经由暗管引入隧道内，再从洞内水沟排走。截:在洞口边、仰坡开挖线5m以外,设置排水沟，并加以铺砌,将地表水拦截在边、仰坡范围之外；或对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。堵：普遍采用的方法是压浆，还可以采用压浆分段堵水,使地下水集中在一处或几处后再引入隧道内排出。第四章 1试说明影响围岩稳定性的主要因素有哪些？在进行围岩分类时主要考虑什么因素？我国交通隧道围岩分类对这些因素是如何处理的？答：影响围岩稳定性的因素地质因素客观因素 岩体结构特征 结构面性质和空间的组合 岩石的力学性质 地下水的影响 围岩的初始应力状态人为因素主观因素、工程因素 隧道形状和尺寸 支护结构类型 施工方法在进行围岩分类时主要考虑4种因素岩石坚硬程度围岩完整状态地下水围岩初始地应力基本分级+修正分级公路: 初步分级相当于铁路的基本分级 依据:围岩主要定性特征铁路：基本分级+围岩弹性纵波速度=铁路隧道围岩分级表 依据:围岩主要工程地质条件，由两条组成:岩石坚硬程度和围岩完整程度2。计算题参考书p88第五章1。隧道结构的受力特点？隧道结构体系的概念? 受力特点:1、隧道工程是在自然状态下的岩土地质中开挖的，隧道周边围岩的地质环境对隧道支护结构的计算起着决定性作用。2、隧道支护结构周围的围岩不仅对支护结构产生荷载，同时它本身又是一种承载体，隧道开挖后的围岩压力是由围岩本身和支护结构共同来承载的.3、作用在支护结构上的荷载受到施工方法和施工时间的影响4、与地面结构不同,隧道工程支护结构安全与否,既要考虑到支护结构能否承载，又要考虑围岩是否失稳。隧道结构体系概念：是埋置于地层中的结构物，它的受力变形于围岩密切相关,支护结构于围岩作为一个统一的受力体相互约束，共同作用.2.什么是荷载结构模型？什么是岩体力学模型 荷载结构模型：以支护结构作为承载主体，围岩对支护结构的变形起约束作用的计算模型,它认为围岩对支护结构的作用只产生作用在结构上的荷载（包括主动的围岩压力和被动的围岩弹性抗力)岩体力学模型：以围岩为承载主体，支护结构限制围岩向隧道内变形的计算模型3. 什么是围岩弹性抗力？计算模型中有几种处理方式？温氏假定和它有什么关系? 围岩弹性抗力：隧道支护结构与围岩的相互作用是通过围岩对支护结构的变形产生的弹性抗力来体现的几种处理方式:1、主动荷载模式2、主动荷载加被动荷载(弹性抗力)模式3、实际荷载模 式温氏假定：隧道弹性抗力的计算主要采用局部变形理论，它以温克尔假定为基础4. 采用直刚法计算时，隧道结构有哪三种单刚?拼总刚的两个条件是什么？ 三种单刚：1。代表衬砌结构能承受轴力和弯矩的直梁单元(衬砌单元） 2.模拟围岩对衬砌的约束作用的弹性支承链杆单元 3.模拟墙脚弹性固定的弹性支座单元 条件（不确定书P114）：（1）只有汇交于节点i的单元才可能对结构刚度矩阵第i行的子阵提供维持节点平衡的杆端力,因此，在组成结构刚度矩阵第i行中的子阵时，只需考擦共有节点i的各单元的影响. （2）各单元对结构刚度矩阵有影响的子阵的两个下标，与结构刚度矩阵中同一个子阵的两个下标完全相同。5. 衬砌截面强度检算目前有几种方法？ 1。破损阶段法2。概率极限状态法6. 洞门如何检算?洞门具体计算内容包括：墙身偏心及强度，绕墙趾的抗倾覆性，沿基底滑动的稳定性以及基底应力检算，洞门端墙及挡(翼）墙计算结果应满足要求。第六章1.新奥法的施工方法有？它们各自的特点及适用条件?1）全断面法其优点是:工序少,相互干扰少，便于组织施工和管理;工作空间大，便于开展大型机械化施工；开挖一次成型，对围岩的扰动次数少，有利于围岩的稳定；施工进度快,这是矿山法中进度最快的方法。全断面法原则上适用于级围岩中的铁路单线隧道、级围岩中的铁路双线和公路双车道隧道；必须具备大型施工机械;隧道长度或施工区段长度不宜太短，否则采用机械化施工的经济性差，根据经验，这个长度不宜小于1km.2)台阶法，分为：长台阶法，短台阶法，超短台阶法。其共同特点是初期支护能尽快闭合。长台阶法适用范围较全断面法广泛,当全断面缺乏大型机械，或者短隧道施工调用大型机械不划算时，都可以考虑改用长台阶法，长台阶法一般用于级围岩中的双线铁路隧道,或级围岩中的单线铁路隧道，以及公路隧道中开挖宽度相当的隧道.短台阶法缺点是长度有限，出碴时对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业,可以用于稳定性较差的围岩,主要用于、级围岩。超短台阶法适用于在软弱地层中开挖的施工方法，一般在爆破施工难度较大的地层（如膨胀性围岩、土质地层等）中采用。3）分部开挖法,分为：环形开挖留核心土法，单侧壁导坑法，双侧壁导坑法。环形开挖留核心土法（台阶分部开挖法、留核心土法）主要优点:开挖工作面稳定性较好。施工安全性好.施工速度可加快。适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩。单侧壁导坑法主要优点是明显地提高了围岩的稳定性，缺点是提高工程的造价.适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩.双侧壁导坑法特点是施工安全,但进度慢,成本高。适用于在软弱围岩中,当隧道跨度更大，或因环境要求，对地表沉陷需严格控制时。4）其它施工方法。中隔墙法(简称“CD”法）和交叉中隔墙法（简称“CRD法)，适用于软弱地层的施工方法,特别是对于控制地表沉陷有很好的效果，一般主要用于城市地铁隧道施工中。2. 与传统矿山法比，新奥法有什么优势？新奥法与传统矿山法相比，除了能节省大量木材外，还能及时施作，因而能有效的控制围岩变形，并充分发挥围岩的承载能力。强调闭合支护使得新奥法更符合岩体力学的原则,有利于稳定围岩；控制爆破比常规爆破要优越得多,它能按设计要求有效的形成开挖轮廓线,并能将爆破对围岩的扰动降低到最低的程度，新奥法的分块在同样的条件下都要少于传统的矿山法,这是因为采用了喷锚支护的缘故。同时，因为没有了矿山法中纵横交错的密布的木支撑，使得新奥法施工的工作空间大为阔展，给施工创造了有利条件。3。什么是辅助施工措施?具体有哪些？哪些属于预加固?哪些属于预支护? 在钻爆法施工过程中，隧道随时可能会遇到开挖工作面不能自稳，或地表沉陷过大的情况，为了确保隧道工程顺利进行和施工安全,必须采取一定的工程措施对地层进行支护或预加固.称之为辅助施工措施.具体分为预加固和预支护.其中，预支护措施有:预留核心土,喷射混凝土封闭开挖工作面、超前锚杆(亦可用小钢管)、管棚、临时仰拱封底.预加固措施有:预注浆加固地层、地表锚喷预加固。第七章4。隧道防排水措施有哪些？ 1. 盲沟 2。泄水孔 3。排水沟5。有轨运输与无轨运输各自的特点如何？有轨运输特点:优点有轨运输基本上不排出有害气体，对空气污染较轻,设备构造简单，容易制作；占用空间小而且固定等。不足之处在于轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂;开挖面延伸轨道影响正常装碴作业等。无轨运输主要指汽车运输。论述题一、论述影响围岩稳定性因素答：自然因素方面（地质)1)岩体结构特征.从稳定性角度看,岩体结构特征可以简单地用岩体地破碎程度或完整性表示,一般情况下,岩体越破碎，坑道越容易失稳。2）结构面性质和空间的组合。在块状或层状结构的岩体中,控制岩体破坏的主要因素是软弱结构面的性质，以及它们在空间的组合状态。单一的软弱结构面,一般不影响坑道的稳定性，只有当结构面与隧道轴线的相互关系不利时，才能构成容易坠落的分离岩体。3）岩石的力学性质.整体结构的围岩，控制围岩稳定性的主要因素时岩石的力学性质，尤其时岩石的强度。一般说来，岩石强度越高，坑道越稳定.4）围岩的初始应力场。围岩的初始应力场是隧道围岩变形、破坏的根本作用力，它直接影响围岩的稳定性.5）地下水状况.地下水是造成坍方,使围岩丧失稳定性的最主要的因素之一。水可以使岩石软化，冲走充填物或使夹层软化，对某些岩石还会遇水膨胀。人为因素方面1） 隧道形状和尺寸:形状方面，一般圆形断面受力较好，稳定性好；高度跨度比（简称高跨比）越大越容易稳定;尺寸方面断面越大，稳定性越差.2） 隧道埋深：埋深较浅时，随深度增大,自稳能力增大；但当深度很大时,初始应力场过大,可能出现岩爆、大变形等，使自稳能力下降。3） 施工方法：施工的开挖扰动强度越小，次数越少,围岩自稳能力越大；4） 支护时间和类型：过早支护且刚度较大，支护承担的围岩较大,过晚则围岩可能变形过大,降低或丧失稳定性。二、论述隧道洞口位置选择的基本原则答：总的原则：早进晚出，即：为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞。具体原则如下：1） 洞口应该尽可能地设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方。2） 洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处,不要与水争路。3） 洞口应该尽可能设在线路与地形等高线相垂直的地方，使隧道正面进入山体，洞门结构物不致受到偏侧压力。4） 当线路位于有可能被淹没的河滩上或水库回水影响范围以内时,隧道洞口标高应该在洪水位以上，并加上波浪的高度，以防洪水倒灌到隧道中去。5） 为了保证洞口的稳定和安全，边坡及仰坡均不宜开挖过高,不使山体扰动太厉害。6） 若洞口附近遇到有水沟或水渠横跨线路时，可以设置挖槽开沟的桥梁或涵洞，以排水。7） 若洞口前方岩壁陡立,基岩裸露,此时最好不要动原生坡面，不开挖山体。8） 洞口以外必须留有生产活动的场所。总的来说，选定隧道洞口位置时，首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度,其次是避开不良地质区域和排水影响，最后才谈得到从经济方面进行比较。三、论述防排水对工程的不利影响。1） 对围岩和支护衬砌的影响.增大围岩压力，包括：a、增大围岩容重，b、产生水压力，c、产生膨胀力（膨胀性围岩),d、产生冻胀力(寒区隧道)；同时降低降低承载力,a、软化围岩b、.加速围岩风化c、冲蚀衬背围岩d、侵蚀支护结构2） 对施工方面:a、引发施工灾害，如：涌水、突泥、塌方b、因为洞内排水，增加工作量时降低施工效率c、威胁人员健康3） 运营方面.a、使运营环境恶化，如：降低设备效率，缩短寿命,侵蚀衬砌结构b、水雾造成能见度减低等,威胁运营安全四、荷载结构法和地层结构法的区别：荷载结构法。以松弛和在理论为基础,认为:围岩虽具有一定得承载能力,但极可能应为松弛的发展而导致失稳，结果是对支护结构发生荷载作用,因此该模型以支护结构作为承载主体和分析对象。以结构力学的方法计算，作用1、围岩压力2、围岩弹性抗力,围岩自身的承载力则间接考虑.适用于,过分松弛、坍塌的围岩。地层结构法。以岩承理论为基础，认为围岩的承载能力不仅要尽可能利用,还应当保护和增强，以围岩为承载的主体，并视支护结构与围岩为一体，同为承载结构和计算分析的对象，采用岩体力学的方法和数值计算，围岩体现为形变压力,支护结构则约束围岩变形，适用于具有自稳和承载力的围岩。五、新奥法的理论要点核心思想：充分保护和利用围岩的自稳能力.开挖时尽量减少扰动和破坏原始应力状态，提高围岩自稳能力。而在隧道的整个支护体系中，围岩本身是主要的承载单元，因此要充分保护和利用自稳能力。实现方法:通过围岩和支护结构的适度可控变形来实现。即既允许又限制围岩变形,既充分发挥围岩强度，又要避免过度变形导致承载能力的降低和丧失。技术手段:锚喷柔性支护；监控量测；动态设计施工。初期支护应尽量做成柔性的，因此常用锚喷支护，一方面与围岩紧密接触共同变形和承载，另一方面也抑制过度的早期变形。实现目标：合理的结构刚度；合适的施做时机。洞石开挖后,支护很快,刚度又大，是围岩没有充分发挥强度,主要是支护提供大部分支护力，很不经济.但支护过晚围岩会超过容许变形，丧失稳定性和强度，出现松弛，散落、坍塌不仅不安全也不经济。六、常见洞门类型：环框式洞门（无洞门结构)：适用于类或级围岩，地形陡峻而又无排水要求;结构特点：不承载,加固洞口;减少雨后洞口滴水；简单装饰 端墙式洞门：适于地形开阔，岩质基本稳定的 级围岩;结构特点:能有效抵抗山体纵向推力。翼墙式洞门：适用于山体纵向推力较大，洞口地质较差的级及以上的围岩，增加洞门的抗滑动和抗倾覆能力。柱式洞门：适用于地形较陡，地质条件较差，仰坡可能下滑,而又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时;结构特点：在端墙中部设置两个断面较大的柱墩,增加了端墙的稳定性，结构雄伟。 削竹式洞门:适用于洞口段有较长的明洞衬砌，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大；地形相对比较对称和不太陡峻。特点:a 洞口边仰坡开挖量少；b减少对植被的破坏和有利于保护环境；c适用各种围岩类别台阶式洞门：当洞口处于傍山侧坡地区，洞口一侧边坡较高时，为减小仰坡高度及外漏坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式.斜交洞门 :当线路方向与地形等高线斜交时，也可将洞门做成与地形等高线一致,使洞门左右仍可以保持大致对称。